化工廠開關閥類故障維修優化策略

O 包 涵（贏創特種化學(上海)有限公司 上海 201507）

化工廠開關閥類故障維修優化策略

O 包 涵
（贏創特種化學(上海)有限公司 上海 201507）

開關閥是化工廠生產過程中所用到的重要部件。在開關閥的使用過程中，化工廠也對其提出高可靠性的要求。本文主要通過對開關閥原理的論述及應用以可靠性為中心的維修策略（RCM），分析開關閥的各個重要部件，并對重要部件的做失效模式及影響分析（FEMA），最后根據不同的失效原因優化維修方法及策略，以達到在一方面確保工廠的生產穩定性和連續性，另一方面減少技術服務團隊的緊急響應次數，達到工廠維修費用節省的目的。

開關閥；以可靠性為中心的維修策略（RCM）；失效模式及影響分析（FEMA）

1.背景介紹

有機硅工廠從2013年開車至今已經有3年多了。整個生產工藝流程也從原本的試車試生產到現在的平穩運行。這期間整個過程和工廠的生產團隊，維修團隊和技術服務部門的努力支持分不開的。當然，這其中也存在許多方面值得繼續深入分析探討和優化。本報告主要闡述的是從2014年10月至2016年6月，這21個月內技術服務中心的儀表團隊對有機硅工廠的緊急響應統計和分析并根據分析結果提出相對應的優化意見，以此一方面確保工廠的生產穩定性和連續性，另一方面減少技術服務儀表團隊的緊急響應次數，達到工廠維修費用節省的目的。

2.初步調查

表1是2014．10-2016．6這21月內工廠各類儀表緊急響應故障統計。根據收到的緊急工單，故障被大致分成了10大類，包括變送器故障，工藝故障，成套設備故障，閥門故障等。從表中可以看出，閥門故障發生的次數遠遠超出其他各類問題，在統計到的109次故障中，有72次屬于閥門類故障（占約66%），位于發生故障的第一位。在發生的72次的閥門故障中，開關閥發生故障次數達到61次（約占85%）。調節閥相對較少，僅發生11次故障。因此在隨后的報告中，分析將主要集中在對開關閥使用情況的介紹，開關閥的工作原理以及各類開關閥故障發生的原因并針對故障原因提出的優化建議。

開關閥門工作原理

表 1 2014.10-2016.6 工廠各類儀表緊急響應故障統計

在本工廠使用最多的開關閥由SAMSON公司提供的BR26S 和BR26D型的單作用球閥。它是由SAMSON 3963型2位3通電磁閥⑨，Rotech閥門回訊反饋機構⑧，Pfeiffer的閥門氣缸①和球閥⑥組成。圖1是一臺單作用球閥的結構圖。如圖所示，開關閥分別由電磁閥、氣動執行機構、閥體機構和回訊反饋機構組成的。執行機構主要由支架②，閥桿③和壓蓋④組成。閥體機構主要由閥體⑤，閥座密封圈⑦和球體⑥組成。當在DCS界面點擊開/關按鈕，DCS對應的DO控制卡件輸出信號，經過安全柵至現場對應開關閥的電磁閥。電磁閥導通，壓縮空氣通入氣動執行機構(氣缸)，氣缸內的齒輪推動閥桿，閥桿帶動球閥球體旋轉，完成球閥的開啟和關閉過程，使閥內的介質流量發生變化，完成對工藝流程的控制。當開關到位后，閥桿另一頭和回訊反饋機構相連接，回訊反饋機構主要由聯動件，感應片和一對關到位和開到位的限位傳感器組成。當球閥旋轉到位時，對應的閥桿另一頭聯動件帶著感應片一起旋轉，反饋機構的限位傳感器收到信號，傳回DCS的DI卡件，并在DCS畫面上顯示閥門最終開/關狀態。

3.以可靠性為中心的維修策略（RCM）

以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance)是目前國際上通用的用以確定裝備設備需求、優化維修制度的一種系統過程。它的基本思路是：對系統進行功能與故障分析，明確系統內可能發生的故障模式、故障原因及故障后果；用規范化的邏輯決斷方法，確定出各故障的預防性對策；通過現場故障數據統計、專家評估、定量化建模等手段在保障安全性和完好性的前提下，以維修停機損失最小為目標優化系統的維修策略。在之后的討論中，RCM策略將被應用于分析優化閥門的緊急響應。

(1)RCM分析過程的基本步驟

針對閥門緊急響應的分析和優化，整個RCM分析由下列步驟組成：①收集緊急響應的歷史信息、閥門數據表、產品手冊及歷史運行狀態。②構建閥門部件表，明確各部分組成和功能。并在同時，確定重要關鍵部件。③對各重要功能部件的FMEA（Failure Mode & Effect Analysis）分析，通過FMEA分析，確定發生功能故障的部件、故障模式、故障原因和故障影響。④當故障模式與后果確定后，接下來就要針對故障模式及其后果，確定最有效的維修方式，優化維修策略，力求避免此類故障通過緊急響應來完成。

在第1及第2部分中已經對收集的歷史相應信息、閥門數據表、產品手冊及歷史運行狀態做了詳細闡述，這里不再累述。

(2)FEMA分析及優化的維修策略

確定了緊急響應中閥門的重要功能部件之后，接下來的工作就是對開關閥的每個重要功能部件進行FMEA分析，為之后的選擇合適的維修方式，優化維修策略提供信息。當故障模式與后果確定后，接下來就要針對故障模式及其后果，確定最有效的預防維修方式，優化維修策略，力求避免此類故障通過緊急響應來完成。針對減少閥門類緊急響應，可操作的預防性維護工作類型可分為以下幾類：

巡檢；定期保養；變更和改造；培訓及標準流程制定針對FEMA分析，在緊急響應中的開關閥各類重要部件可以采取以下預防性維護措施：

表2 緊急響應中開關閥的重要功能部件FEMA分析及優化的維修策略

4.結論

本文以緊急響應的歷史記錄為討論對象，對工廠緊急響應進行了統計和分析，得出了緊急響應發生的故障主要集中在開關閥。隨后根據閥門的工作原理和以可靠性為中心的維修(RCM)方法，先建立了開關閥和調節閥的重要部件結構樹，之后進行FMEA分析，并根據FEMA的結果確定了合適的預防性維修方式，優化維修策略。以此一方面確保工廠的生產穩定性和連續性，另一方面減少TSC儀表緊急響應次數，達到工廠維修費用節省的目的。

[1]葉喜忠,導師:劉春雨.輔蒸汽減壓閥調節特性和維修策略研究.哈爾濱工程大學,2013-03-01.碩士論文.

[2]劉玉杰,導師:曹學武.核電廠氣動閥可靠性研究與維修策略的建立.上海交通大學,2007-03-22.碩士論文.

Breakdown Maintenance and Optimizing Strategy of Switching Valve Types in Chemical Plant

Bao Han
（Evonik Specialty Chemicals ( Shanghai ) co ., LTD, Shanghai, 201507）

Switching valve is an important part in the production process of chemical plant. In the applied process of switching valve, the che mical plant has put forward the requirements of high reliability. This article mainly analyzes the important components of switching valve and takes F EMA on important components through the analysis and application of switching valve and RCM, fi nnally, according to different failure causes to op timize the maintenance methods and strategies so that to guarantee the production the stability and continuity of the factories, on the other hand, decr ease the emergency response times of technical and service teams to achieve the goal of plant maintenance cost saving.

switching valve；RCM；FEMA

T

A

包涵（1986～），男，贏創特種化學（上海）有限公司，研究方向：儀表電氣管理。